TWI581084B - 自我調整電壓定位直流穩壓器及其控制器和控制方法 - Google Patents

自我調整電壓定位直流穩壓器及其控制器和控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI581084B
TWI581084B TW104123987A TW104123987A TWI581084B TW I581084 B TWI581084 B TW I581084B TW 104123987 A TW104123987 A TW 104123987A TW 104123987 A TW104123987 A TW 104123987A TW I581084 B TWI581084 B TW I581084B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
current
output
voltage
signal
resistor
Prior art date
Application number
TW104123987A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201606474A (zh
Inventor
董岩
Original Assignee
茂力科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 茂力科技股份有限公司 filed Critical 茂力科技股份有限公司
Publication of TW201606474A publication Critical patent/TW201606474A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI581084B publication Critical patent/TWI581084B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/157—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1566—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with means for compensating against rapid load changes, e.g. with auxiliary current source, with dual mode control or with inductance variation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Description

自我調整電壓定位直流穩壓器及其控制器和控制方法
本發明涉及電子電路，尤其涉及自我調整電壓定位直流穩壓器及其控制器和控制方法。
在應用於膝上電腦、桌上型電腦、伺服器以及電信裝置的大電流直流穩壓器中，自我調整電壓定位控制(AVP control,adaptive voltage position control)被廣泛使用以提高系統的瞬態回應並降低負載功耗。第1A圖示出了AVP控制的基本原理，其中Vout代表直流穩壓器的輸出電壓，Iout代表直流穩壓器的輸出電流，Vref代表參考電壓。如第1A圖所示，當輸出電流Iout增大時，輸出電壓Vout降低，兩者之間的關係可以表示為：Vout=Vref-Rdroop*Iout (1)其中Rdroop為第1A圖所示斜線的斜率。
第1B圖對比了採用AVP控制和不採用AVP控制的直流穩壓器的瞬態回應。如該圖所示，對於不採用AVP控制的直流穩壓器而言，由於輸出電壓Vout在負載變化時會出現過沖和下沖，僅一半的容差範圍可用。而對於採用AVP控制的直流穩壓器，其輸出電壓Vout在滿載時被調節至略高於最小值Vmin，在輕載時被調節至略低於最大值Vmax。因此，在負載跳變時 期其整個容差範圍均可用，從而允許直流穩壓器採用更小的輸出電容器。此外，由於輸出電流Iout增大時輸出電壓Vout減小，直流穩壓器滿載時的輸出功率下降，這無疑極大地降低了熱設計的難度。
第2圖示出了一種常見的現用技術，其中AVP通過流過外置電阻器R1的電流K0*Iout來實現。在該現有技術中，輸出電壓Vout與輸出電流Iout之間的關係可以表示為：Vout=Vref-R1*K0*Iout (2)因而斜率Rdroop可以表示為：Rdroop=R1*K0 (3)
如公式(3)所示，斜率Rdroop由外置電阻器R1決定，其在系統調試時難以被線上調節，而且也難以滿足不同應用情況下的需求。
根據本發明實施例的一種用於自我調整電壓定位直流穩壓器的控制器，其中直流穩壓器產生輸出電壓和輸出電流，並包括具有第一端和第二端的電阻器，該電阻器的第一端耦接至輸出電壓。該控制器包括：可控電流源，耦接至電阻器的第二端，提供與輸出電流成比例的主電流；電流數模轉換器，接收數位信號和輸出電流，並基於數位信號和輸出電流，向電阻器的第二端提供調節電流；以及誤差放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收參考電壓，第二輸入端耦接至電阻器的第二端，輸出端提供補償信號以調節輸出電壓。
根據本發明實施例的一種自我調整電壓定位直流穩壓器，包括如前所述的控制器。
根據本發明實施例的一種自我調整電壓定位直流穩壓器，包括：開關電路，產生輸出電壓和輸出電流；電壓採樣電路，耦接至開關電路，基於輸出電壓產生代表輸出電壓的電壓採樣信號；電流採樣電路，耦接至開關電路，基於輸出電流產生代表輸出電流的電流採樣信號；電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電壓採樣電路以接收電壓採樣信號；可控電流源，耦接至電阻器的第二端，提供與電流採樣信號成比例的主電流；電流數模轉換器，耦接至電流採樣電路，基於數位信號和電流採樣信號向電阻器的第二端提供調節電流；誤差放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收參考電壓，第二輸入端耦接至電阻器的第二端，輸出端提供補償信號；以及控制電路，耦接至誤差放大器的輸出端以接收補償信號，並基於補償信號產生控制信號以控制開關電路。
根據本發明實施例的一種用於自我調整電壓定位直流穩壓器的控制方法，其中直流穩壓器產生輸出電壓和輸出電流，並包括具有第一端和第二端的電阻器，該電阻器的第一端耦接至輸出電壓。該控制方法包括：將與輸出電流成比例的主電流提供至電阻器的第二端；接收數位信號；基於數位信號和輸出電流，產生調節電流；將調節電流提供至電阻器的第二端；基於參考電壓與電阻器第二端的電壓，產生補償信號；以及基於補償信號調節輸出電壓。
301、501‧‧‧可控電流源
302、302A、502‧‧‧電流數模轉換器
500、500A、500B‧‧‧直流穩壓器
503‧‧‧開關電路
504、504A、504B‧‧‧控制電路
505、505A‧‧‧電壓採樣電路
506、506A‧‧‧電流採樣電路
607、707_1、707_2、707_N‧‧‧驅動電路
AMP1、AMP2‧‧‧誤差放大器
AVP‧‧‧自我調整電壓定位
COMP‧‧‧補償信號
Cout‧‧‧電容器
CLK‧‧‧時鐘信號
CTRL、CTRL1、CTRL2、CTRLN‧‧‧控制信號
D1、D2、Dn‧‧‧數位信號
Iout‧‧‧輸出電流
Isense‧‧‧電流採樣信號
Itune‧‧‧調節電流
M1、M2‧‧‧開關管
R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻器
Vmax‧‧‧最大值
Vmin‧‧‧最小值
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧參考電壓
Vsense‧‧‧電壓採樣信號
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
第1A圖示出AVP控制的基本原理； 第1B圖示出採用AVP控制和不採用AVP控制的直流穩壓器在負載跳變時的工作波形；第2圖示出了常用的AVP控制技術；第3圖示出根據本發明實施例的數模混合AVP控制的原理性框圖；第4圖為根據本發明實施例的電流數模轉換器302A的電路原理圖；第5圖根據本發明實施例的直流穩壓器500的原理性框圖；第6圖為根據本發明實施例的直流穩壓器500A的原理性框圖；第7圖為根據本發明實施例的多相直流穩壓器500B的原理性框圖。
下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這裡描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本發明。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對於本領域普通技術人員顯而易見的是：不必採用這些特定細節來實行本發明。在其他實例中，為了避免混淆本發明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著：結合該實施例或示例描述的特定特徵、結構或特性被包含在本發明至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和、或子組合將特定的特徵、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例繪製的。應當理解，當稱“元件”“連 接到”或“耦接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這裡使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出的專案的任何和所有組合。
第3圖示出根據本發明實施例的數模混合AVP控制的原理性框圖。與第2圖類似，第3圖所示電路包括電阻器R1、可控電流源301以及誤差放大器AMP1。電阻器R1包括第一端(a)和第二端(b)，其中第一端(a)耦接至輸出電壓Vout。可控電流源301耦接至電阻器R1的第二端(b)，提供與輸出電流Iout成比例的主電流(K*Iout)。誤差放大器AMP1具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其中同相輸入端接收參考電壓Vref，反相輸入端耦接至電阻器R1的第二端(b)，輸出端提供補償信號COMP以調節直流穩壓器的輸出電壓Vout。
與第2圖所示的現有技術相比，第3圖所示的實施例還進一步包括電流數模轉換器(digital-analog converter,DAC)302。電流數模轉換器302接收數位信號[D1，D2，……，Dn]和輸出電流Iout，並基於該數位信號和輸出電流Iout，向電阻器R1的第二端(b)提供調節電流Itune。數位信號[D1，D2，……，Dn]可以由用戶或上層控制器通過通訊協定(例如電源管理匯流排)提供並儲存於記憶體中。它也可以被直接存儲於EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory，電可擦可程式設計唯讀記憶體)中。
電流數模轉換器302可具有任何合適的結構，其提供的調節電流Itune可以表示為： Itune=Iout*f(D1,D2,...,Dn) (4)而電阻器R1第二端(b)的電壓可以表示為：Vb=R1*[K*Iout+Iout*f(D1,D2,...,Dn)]+Vout (5)在誤差放大器AMP1的調節下，輸出電壓Vout可以表示為：Vout=Vref-R1*[K*Iout+Iout*f(D1,D2,...,Dn)] (6)基於公式(6)，可以得出斜率Rdroop的運算式：Rdroop=R1*[K+f(D1,D2,...,Dn)] (7)這意味著，Rdroop由電阻器R1同數位信號[D1，D2，……，Dn]共同決定。因此，在系統調試時可以簡單地通過改變數位信號[D1，D2，……，Dn]來調節Rdroop，而不再需要手動改裝電阻器R1，這無疑實現了對Rdroop的線上靈活調節。此外，不同的應用可能需要不同的Rdroop。在Intel的CPU應用中，Rdroop在0.5毫歐左右，而對於電信應用而言，Rdroop大約為5毫歐。位於控制器外的電阻器R1可用於Rdroop的粗略設置，而數位信號[D1，D2，……，Dn]可用於Rdroop的細緻調節。這大大地減少了電流數模轉換器的位數，也降低了大範圍電流數模轉換器的設計難度。
第4圖為根據本發明實施例的電流數模轉換器302A的電路原理圖。電流數模轉換器302A包括多個並聯支路，其中每個支路包括由數位信號[D1，D2，……，Dn]控制的開關管以及串聯耦接至開關管的電流源。該電流源提供與輸出電流Iout成比例的電流。第4圖所示的實施例包括n個支路，各支路中的開關管分別由D1、D2、……、Dn控制。各支路中電流源所提供的電流分別為2n-1*iu、……、4 *iu、2* iu、iu，其中i u =2-n *K DAC *Iout (8)KDAC表示電流數模轉換器302A的係數。基於公式(8)以及第4圖所示的電路結構，調節電流Itune可以表示為： Itune=(D1*2-1+D2*2-2+...+Dn*2-n )*K DAC *Iout (9)而斜率Rdroop可以表示為：Rdroop=R1*[K+(D1*2-1+D2*2-2+...+Dn*2-n )*K DAC ] (10)
第5圖根據本發明實施例的直流穩壓器500的原理性框圖。直流穩壓器500包括可控電流源501、電流數模轉換器502、開關電路503、控制電路504、電壓採樣電路505、電流採樣電路506、電阻器R1以及誤差放大器AMP1。開關電路503具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收輸入電壓Vin，輸出端提供輸出電壓Vout和輸出電流Iout。開關電路503可以採用任何已知的直流/直流變換器拓撲結構，例如降壓電路(BUCK)、升壓電路(BOOST)等。電壓採樣電路505耦接至開關電路503的輸出端，基於輸出電壓Vout產生代表輸出電壓Vout的電壓採樣信號Vsense。電流採樣電路506耦接至開關電路503的輸出端，基於輸出電流Iout產生代表輸出電流Iout的電流採樣信號Isense。電流採樣電路506可以採用任何合適的電流採樣結構，例如電流感測器、電流採樣電阻等等。
電阻器R1具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電壓採樣電路505以接收電壓採樣信號Vsense。可控電流源501耦接至電阻器R1的第二端，提供與電流採樣信號Isense成比例的主電流(K*Isense)。電流數模轉換器502耦接至電流採樣電路506，基於數位信號[D1，D2，……，Dn]和電流採樣信號Isense向電阻器R1的第二端提供調節電流Itune。電流數模轉換器502可以採用任何合適的結構。它可以具有與第4圖所示電流數模轉換器302A類似的結構，其中每個支路中的電流源所提供的電流與電流採樣信號Isense成比例。
誤差放大器AMP1具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其中同相輸入端接收參考電壓Vref，反相輸入端耦接至電阻器R1的第二 端，輸出端提供補償信號COMP。
控制電路504耦接至誤差放大器AMP1的輸出端以接收補償信號COMP，並基於補償信號COMP產生控制信號CTRL以控制開關電路503。控制電路504可以採用任何合適的控制方式，例如定頻峰值電流控制、關斷時間控制等。
對於第5圖所示的實施例而言，其中的調節電流Itune可以表示為：Itune=Isense*f(D1,D2,...,Dn)=K sense *Iout*f(D1,D2,...,Dn) (11)其中Ksense為電流採樣電路506的採樣係數。相應地，若電壓採樣電路505的採樣係數為1，則斜率Rdroop可以表示為：Rdroop=R1*K sense *[K+f(D1,D2,...,Dn)] (12)
第6圖為根據本發明實施例的直流穩壓器500A的原理性框圖。在該實施例中，開關電路為同步降壓電路，包括開關管M1、M2、電感器L和電容器Cout。輸出電壓採樣電路505A包括由電阻器R3和R4組成的分壓器。電壓採樣信號Vsense由電阻器R3和R4的連接處獲得，並通過緩衝器被提供至電阻器R1的第一端。電流採樣電路506A包括電阻器R2和誤差放大器AMP2，其連接如第6圖所示。除了補償信號COMP以外，控制電路504A還接收一時鐘信號CLK。控制電路504A採用定頻峰值電流控制方式，基於時鐘信號CLK和補償信號COMP產生控制信號CTRL，以通過驅動電路607控制開關管M1和M2。
第7圖為根據本發明實施例的多相直流穩壓器500B的原理性框圖。如第7圖所示，直流穩壓器500B包括多個並聯連接的降壓電路。控制電路504B接收時鐘信號CLK和補償信號COMP，並產生控制信號CTRL1~CTRLN，以通過驅動電路707_1~707_N分別控制前述多個降壓電 路。
雖然已參照幾個典型實施例描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附申請專利範圍所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入申請專利範圍或其等效範圍內的全部變化和改型都應為隨附申請專利範圍所涵蓋。
301‧‧‧可控電流源
302‧‧‧電流數模轉換器
AMP1‧‧‧誤差放大器
COMP‧‧‧補償信號
D1、D2、Dn‧‧‧數位信號
Iout‧‧‧輸出電流
Itune‧‧‧調節電流
R1‧‧‧電阻器
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧參考電壓

Claims (14)

  1. 一種用於自我調整電壓定位直流穩壓器的控制器，其中直流穩壓器產生輸出電壓和輸出電流，並包括具有第一端和第二端的電阻器，該電阻器的第一端耦接至輸出電壓，該控制器包括：可控電流源，耦接至電阻器的第二端，提供與輸出電流成比例的主電流；電流數模轉換器，接收數位信號和輸出電流，並基於數位信號和輸出電流，向電阻器的第二端提供調節電流以調節輸出電壓相對於輸出電流的斜率，其中調節電流與輸出電流、以及數位信號的函數成比例；以及誤差放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收參考電壓，第二輸入端耦接至電阻器的第二端，輸出端提供補償信號以調節輸出電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的控制器，其中該直流穩壓器包括：開關電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收輸入電壓，開關電路基於輸入電壓，在輸出端產生輸出電壓和輸出電流；電壓採樣電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至開關電路的輸出端，輸出端耦接至電阻器的第一端以提供代表輸出電壓的電壓採樣信號；以及電流採樣電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至開關電路的輸出端，輸出端耦接至數模轉換器以提供代表輸出電流的電流採樣信號；其中控制器還包括：控制電路，耦接至誤差放大器的輸出端以接收補償信號，並基於補 償信號產生控制信號以控制開關電路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的控制器，其中數位信號來自於電源管理匯流排並被儲存於記憶體中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的控制器，其中電流數模轉換器包括多個並聯支路，每個支路包括：開關管，受數位信號控制；以及電流源，串聯耦接至開關管，提供與輸出電流成比例的電流。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的控制器，其中數位信號具有多位元，以分別控制多個並聯支路中的多個開關管。
  6. 一種自我調整電壓定位直流穩壓器，包括如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的控制器。
  7. 一種自我調整電壓定位直流穩壓器，包括：開關電路，產生輸出電壓和輸出電流；電壓採樣電路，耦接至開關電路，基於輸出電壓產生代表輸出電壓的電壓採樣信號；電流採樣電路，耦接至開關電路，基於輸出電流產生代表輸出電流的電流採樣信號；電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電壓採樣電路以接收電壓採樣信號；可控電流源，耦接至電阻器的第二端，提供與電流採樣信號成比例的主電流；電流數模轉換器，耦接至電流採樣電路，基於數位信號和電流採樣 信號向電阻器的第二端提供調節電流以調節輸出電壓相對於輸出電流的斜率，其中調節電流與電流採樣信號、以及數位信號的函數成比例；誤差放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收參考電壓，第二輸入端耦接至電阻器的第二端，輸出端提供補償信號；以及控制電路，耦接至誤差放大器的輸出端以接收補償信號，並基於補償信號產生控制信號以控制開關電路。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的直流穩壓器，其中數位信號來自於電源管理匯流排並被儲存於記憶體中。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的直流穩壓器，其中電流數模轉換器包括多個並聯支路，每個支路包括：開關管，受數位信號控制；以及電流源，串聯耦接至開關管，提供與電流採樣信號成比例的電流。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的直流穩壓器，其中數位信號具有多位元，以分別控制多個並聯支路中的多個開關管。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的直流穩壓器，其中開關電路為降壓電路。
  12. 一種用於自我調整電壓定位直流穩壓器的控制方法，其中直流穩壓器產生輸出電壓和輸出電流，並包括具有第一端和第二端的電阻器，該電阻器的第一端耦接至輸出電壓，該控制方法包括：將與輸出電流成比例的主電流提供至電阻器的第二端；接收數位信號；基於數位信號和輸出電流，產生調節電流以調節輸出電壓相對於輸 出電流的斜率，其中調節電流與輸出電流、以及數位信號的函數成比例；將調節電流提供至電阻器的第二端；基於參考電壓與電阻器第二端的電壓，產生補償信號；以及基於補償信號調節輸出電壓。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的控制方法，還包括：採樣輸出電壓，並將代表輸出電壓的電壓採樣信號提供至電阻器的第一端；以及採樣輸出電流，並產生代表輸出電流的電流採樣信號；其中主電流與調節電流均基於電流採樣信號而產生。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的控制方法，其中數位信號來自於電源管理匯流排並被儲存於記憶體中。
TW104123987A 2014-07-25 2015-07-24 自我調整電壓定位直流穩壓器及其控制器和控制方法 TWI581084B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462029209P 2014-07-25 2014-07-25
US14/548,180 US9473027B2 (en) 2014-07-25 2014-11-19 Voltage regulator with hybrid adaptive voltage position and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201606474A TW201606474A (zh) 2016-02-16
TWI581084B true TWI581084B (zh) 2017-05-01

Family

ID=54274557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104123987A TWI581084B (zh) 2014-07-25 2015-07-24 自我調整電壓定位直流穩壓器及其控制器和控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9473027B2 (zh)
CN (2) CN204790669U (zh)
TW (1) TWI581084B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI714038B (zh) * 2018-03-28 2020-12-21 美商茂力科技股份有限公司 自適應電壓定位直流穩壓器及其控制電路和控制方法

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9473027B2 (en) * 2014-07-25 2016-10-18 Monolithic Power Systems, Inc. Voltage regulator with hybrid adaptive voltage position and control method thereof
JP6332080B2 (ja) * 2015-02-27 2018-05-30 株式会社オートネットワーク技術研究所 信号発生回路、電圧変換装置及び信号発生方法
US10110126B2 (en) * 2015-09-04 2018-10-23 Dailog Semiconductor (UK) Limited Electromagnetic interference (EMI) for pulse frequency modulation (PFM) mode of a switching regulator
US10468984B2 (en) * 2016-07-01 2019-11-05 Dialog Semiconductor (Uk) Limited DC-DC switching converter with adaptive voltage positioning combined with digital-to-analog converter servo
US9906221B1 (en) * 2016-12-30 2018-02-27 Delta Electronics, Inc. Driving circuit of a power circuit
US10649477B2 (en) 2017-05-18 2020-05-12 Cypress Semiconductor Corporation Programmable shunt regulator
CN107742980B (zh) * 2017-10-30 2020-01-17 成都芯源系统有限公司 一种稳压器、及其环路自动调节系统和方法
TWI782951B (zh) * 2018-02-12 2022-11-11 力智電子股份有限公司 直流-直流轉換控制器
US10951116B2 (en) 2018-03-28 2021-03-16 Monolithic Power Systems, Inc. Voltage regulator with nonlinear adaptive voltage position and control method thereof
CN108539979B (zh) * 2018-05-02 2020-11-17 成都芯源系统有限公司 直流变换器及电压直流变换方法
CN111698812B (zh) * 2019-02-27 2022-10-21 宏碁股份有限公司 电压补偿驱动电路
TWI693497B (zh) * 2019-03-15 2020-05-11 新唐科技股份有限公司 數位穩壓系統及其控制方法
CN111208857B (zh) * 2019-03-27 2022-02-18 成都芯源系统有限公司 自适应电压定位直流稳压器的控制电路和控制方法
JP2020202657A (ja) * 2019-06-10 2020-12-17 株式会社デンソー 電源駆動回路
WO2020249226A1 (en) * 2019-06-14 2020-12-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Voltage transient suppression in a switched mode power supply
TWI715275B (zh) * 2019-11-01 2021-01-01 瑞昱半導體股份有限公司 動態電壓補償電路及其方法
US11043896B1 (en) * 2019-12-19 2021-06-22 Monolithic Power Systems, Inc. Voltage regulator with clamped adaptive voltage position and control method thereof
US11791725B2 (en) * 2020-08-06 2023-10-17 Mediatek Inc. Voltage regulator with hybrid control for fast transient response
US11489445B2 (en) * 2020-10-08 2022-11-01 Analog Devices, Inc. Dynamic bias technique for enhanced MOSFET on-resistance based current sensing
CN113867462A (zh) * 2021-09-30 2021-12-31 深圳安吉尔饮水产业集团有限公司 一种电流源电路
WO2024076342A1 (en) * 2022-10-06 2024-04-11 Google Llc Power supplies for compute cores
CN116742756B (zh) * 2023-07-28 2024-01-23 武汉景捷半导体有限公司 基于charger控制充电电流的方法、电路、系统、可读存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329804B1 (en) * 1999-10-13 2001-12-11 National Semiconductor Corporation Slope and level trim DAC for voltage reference
US20070064460A1 (en) * 2005-09-22 2007-03-22 Alon Siman-Tov Apparatus and method for current control in h-bridge load drivers
CN101685314A (zh) * 2008-09-23 2010-03-31 成都芯源系统有限公司 自适应电压定位直流稳压器及其控制方法
CN102510616A (zh) * 2011-08-25 2012-06-20 香港应用科技研究院有限公司 使用dac的电流转换led驱动器
US20120308218A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Analog Devices, Inc. Switching power converter current limit reference circuit

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7605572B2 (en) * 2005-03-31 2009-10-20 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Input current sensing AVP method for future VRM
CN101753022A (zh) 2008-12-10 2010-06-23 成都芯源系统有限公司 用于电压变换器的负载瞬态变化检测电路及其应用电路
TWI434494B (zh) * 2009-10-12 2014-04-11 Richtek Technology Corp 具適應性電壓位置控制之電源轉換器控制電路及其控制方法
CN102290972B (zh) * 2011-08-15 2014-03-19 成都芯源系统有限公司 开关电源及其控制电路和控制方法
EP2790470B1 (en) * 2013-04-08 2018-03-21 Dialog Semiconductor GmbH Programmable current source with optimized compliance region for efficient backlighting in portable applications
US9473027B2 (en) * 2014-07-25 2016-10-18 Monolithic Power Systems, Inc. Voltage regulator with hybrid adaptive voltage position and control method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329804B1 (en) * 1999-10-13 2001-12-11 National Semiconductor Corporation Slope and level trim DAC for voltage reference
US20070064460A1 (en) * 2005-09-22 2007-03-22 Alon Siman-Tov Apparatus and method for current control in h-bridge load drivers
CN101685314A (zh) * 2008-09-23 2010-03-31 成都芯源系统有限公司 自适应电压定位直流稳压器及其控制方法
US20120308218A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Analog Devices, Inc. Switching power converter current limit reference circuit
CN102510616A (zh) * 2011-08-25 2012-06-20 香港应用科技研究院有限公司 使用dac的电流转换led驱动器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI714038B (zh) * 2018-03-28 2020-12-21 美商茂力科技股份有限公司 自適應電壓定位直流穩壓器及其控制電路和控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201606474A (zh) 2016-02-16
US20160141956A1 (en) 2016-05-19
CN204790669U (zh) 2015-11-18
CN104977966B (zh) 2016-12-07
US9473027B2 (en) 2016-10-18
CN104977966A (zh) 2015-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI581084B (zh) 自我調整電壓定位直流穩壓器及其控制器和控制方法
TWI714038B (zh) 自適應電壓定位直流穩壓器及其控制電路和控制方法
US10641799B2 (en) Current balancing, current sensor, and phase balancing apparatus and method for a voltage regulator
US8779738B2 (en) Control circuit for switching regulator, switching regulator and electronic equipment using the control circuit
KR100779785B1 (ko) 디지털 이중루프 출력전압조정기
JP5481926B2 (ja) 電源制御装置、電源装置、及び電源制御方法
KR101893492B1 (ko) 스위치 모드 파워 변환기에서의 아날로그 궤환 루프의 적응형 디지털 변형
TWI451224B (zh) 動態電壓調整裝置及相關輸電系統
TWI420276B (zh) 等化可變相位穩壓器的小信號響應之系統與方法
TWI797955B (zh) 功率轉換系統、功率轉換方法、以及脈寬調變控制器
TWI777454B (zh) 數位可程式設計的全微分誤差放大器及應用方法
US7719243B1 (en) Soft-start system and method for power converter
TWI436564B (zh) 根據補償函數控制功率轉換器的方法和系統
US10700607B2 (en) Control method and control circuit of a multi-phase converter
TW201114151A (en) A power converter control circuit with adaptive voltage position control function and method thereof
CN102044966B (zh) 具有自适应电压位置控制的电源转换器控制电路及其控制方法
CN107395003B (zh) 电流纹波控制电路和方法及开关电源
CN104682687A (zh) 基于软启动的电压调节电路及其软启动方法
TWI383565B (zh) 線性調變電源轉換器電路結構
US10700518B2 (en) Constant current limiting protection for series coupled power supplies
US20230421052A1 (en) Ripple amplitude compensation circuit for ripple based control of dc-dc converter
KR100688255B1 (ko) 다중 포인트 피드백을 갖는 펄스폭변조 제어회로
TW508897B (en) DC/DC converter capable of distributing current equally in parallel
TW201807941A (zh) 轉換器控制方法
KR101117416B1 (ko) 디지털 이중-루프 출력 전압 조정